AEMFC磷掺杂碳ORR催化剂制备及性能研究

发布时间：2021-05-15 00:21

　　因阴极可使用非贵金属催化剂、不易CO中毒、对双极板性能要求低等优点,阴离子膜燃料电池（Anion exchange membrane fuel cell,AEMFC）成为国内外研究的热点。开发新型、高效的非贵金属或非金属阴极氧还原（Oxygen reduction reaction,ORR）催化剂对推动阴离子膜燃料电池的应用与发展具有重要的理论意义和应用价值。为了降低阴极催化剂的成本,本文使用不同的磷源和来源广泛的碳源,通过原位掺杂结合热解的方法,制备了磷掺杂碳阴极氧还原催化剂。利用物理手段和电化学技术考察了磷源添加量和碳化温度对所制备磷掺杂多孔碳ORR催化剂形貌、结构及电化学性能的影响,具体内容如下:首先使用三苯基磷和XC-72为磷源和碳源,通过一步热解法制备了磷掺杂XC-72碳催化剂。物理及电化学测试结果表明,磷掺杂碳催化剂为石墨化碳,磷的存在形式是C-P和O-P键。制备过程中前驱体比例对催化剂性能影响不大,碳化温度则能改变石墨化程度。当XC-72和三苯基磷的比例为1:5,碳化温度为800℃时,所制备催化剂具有最优的电化学性能。为进一步提高磷掺杂多孔碳材料的催化活性,以葡萄糖为碳源... 

【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 前言
    1.2 燃料电池的简介
    1.3 阴离子膜燃料电池
    1.4 非金属杂原子掺杂碳催化剂的研究进展
        1.4.1 ORR反应
        1.4.2 氮掺杂碳材料催化剂
        1.4.3 硼掺杂碳材料催化剂
        1.4.4 磷掺杂碳材料催化剂
        1.4.5 硫掺杂碳材料催化剂
        1.4.6 卤素原子掺杂催化剂
    1.5 本论文的研究目的、意义与内容
        1.5.1 论文的研究目的和意义
        1.5.2 本文化的研究内容
2 实验测试原理及方法
    2.1 实验药品和实验仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 实验工艺
        2.2.1 一次热解制备磷掺杂XC-72碳工艺
        2.2.2 二次热处理制备磷掺杂三维网络多孔碳工艺
        2.2.3 磷掺杂柚子皮碳制备工艺
        2.2.4 电极制备
    2.3 催化剂的物理表征
    2.4 催化剂的电化学表征
        2.4.1 循环伏安测试(CV)
        2.4.2 旋转圆盘电极测试(RDE)
        2.4.3 稳定性测试
3 磷掺杂XC-72碳催化剂的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验步骤
    3.3 磷源添加量对磷掺杂XC-72碳催化性能的影响
        3.3.1 物理分析
        3.3.2 电化学分析
    3.4 碳化温度对磷掺杂XC-72碳催化性能的影响
        3.4.1 XRD和SEM分析
        3.4.2 电化学分析
    3.5 本章小结
4 磷掺杂三维网络多孔碳
    4.1 引言
    4.2 磷掺杂的三维纳米多孔碳催化剂制备
    4.3 次磷酸钠的添加量对催化剂的影响
        4.3.1 催化剂的物理分析
        4.3.2 催化剂的电化学分析
    4.4 碳化温度对催化剂的影响
        4.4.1 物理分析
        4.4.2 电化学分析
    4.5 本章小结
5 磷掺杂柚子皮碳催化剂
    5.1 引言
    5.2 催化剂样品制备
    5.3 不同磷源制备磷掺杂柚子皮催化剂
        5.3.1 纯柚子皮的EDX分析
        5.3.2 SEM和XRD表征
        5.3.3 电化学性能表征
    5.4 次磷酸钠前驱体比例对催化性能的影响
        5.4.1 催化剂的物理分析
        5.4.2 电化学分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果
致谢



本文编号：3186597